历史编译稿：本文保留原稿的科学人物叙事。英文资料来源为Famous Scientists；具名作者及译者未能从导出稿中核实，原发表日期待核实。
免疫学家们经过研究后发现：在细菌、病毒、花粉等各种外界物质（抗原）的刺激下，体液免疫会被激活，并由淋巴细胞制造对应的抗体。
每一种不同的抗体都是一种不同的蛋白质。人体如何才能编码表达出不同的抗体呢？
这就是曾经困扰免疫学界的巨大难题：有关抗体多样性产生的遗传学机制。
1987年，日本免疫学家Susumu Tonegawa（利根川进）因揭示了抗体多样性的遗传学机制而独揽当年度的诺贝尔生理学或医学奖。他的研究解开了免疫学界一大难题。
辗转求学，初心不灭
利根川进（Susumu Tonegawa）于1939年9月5日出生在日本名古屋市。
利根川进的父亲Tsutoma Tonegawa是一家纺织公司的工程师，他每隔几年就会被调到不同小镇的工厂工作，因此全家从未在一个地方定居过。利根川进的母亲Miyoko Masuko是一名家庭主妇。
利根川进的父母希望他们的孩子能得到最好的教育。因此他们把利根川进和他的哥哥送到日本首都东京的叔叔家生活，在那里他们进入了著名的日比谷高中（Hibiya High School）。利根川进在学校里最喜欢的科目是化学，高中毕业后他决定前往京都大学学习化学专业，经历了两次考试后成功入学。1959年春天，19岁的利根川进如愿进入京都大学。
大四那一年，利根川进开始对分子生物学（如蛋白质和核酸）感兴趣。
1963年，获得化学学士学位后，利根川进被京都大学的病毒研究所录取，成为一名研究生继续深入学习分子生物学。但是仅仅几个月后，他的导师给了他一些建议：如果你真的想学习分子生物学，就去美国。利根川进听从了建议，在1963年秋天成为了加州大学圣地亚哥分校的一名研究生。1968年，28岁的利根川进顺利毕业，获得了博士学位。
博士毕业后，利根川进决定继续留在圣地亚哥的索尔克研究所进行博士后研究。
1971年1月，利根川进的美国签证到期了。他搬到了瑞士，前往巴塞尔免疫学研究所，在那里工作了整整10年。工作的第一年利根川进经历了很多挫折，因为他对免疫学知之甚少。然而，仅仅几年后，利根川进在免疫学上的重大发现帮助他赢得了诺贝尔奖。
免疫系统的秘密：抗体和抗原
每天我们的身体都会遇到大量的细菌、病毒和病原体（抗原）。抗原可能是一种病毒或细菌，也可能是细菌表面的一个特定分子。当我们的免疫系统检测到抗原时，它们就会释放抗体来消灭它。
任何入侵身体的抗原都会被特定的抗体所针对。数量巨大的抗原并没有让我们每天都生病，就是因为免疫系统通常能有效地释放合适的抗体来消灭抗原。
免疫系统能够完成这一惊人壮举的部分原因是它具有适应性：
·它能记住以前遇到过的抗原，并迅速建立抗体来消灭它们；
·它可以创造新的抗体来对抗以前没有遇到过的抗原的威胁。
适应性免疫系统通过淋巴细胞（一种白细胞）发挥作用。其中两种淋巴细胞对适应性免疫系统至关重要—它们就是B淋巴细胞和T淋巴细胞。
淋巴细胞表面的受体有结合位点，可以针对特定的抗原并与之结合。
在下面淋巴细胞的示意图中我们可以看到：蓝色受体只能与特定的抗原结合。如果人体遇到这种抗原，B淋巴细胞可分化为分泌抗体的浆细胞，产生大量配备有适当结合位点的抗体来攻击特定的入侵者（抗原）。抗体多样性的产生是因为大量具有不同受体的B淋巴细胞被创造了出来，它们具有不同的结合位点。
人体的免疫系统制造的每一种不同的抗体都是一种不同的蛋白质。人类有大约20000个基因，若简单假定每个基因只能制造一种蛋白质。那么，免疫系统如何能够产生数以亿计的抗体，来打败我们在日常生活中遇到的数量庞大的抗原呢？这就是抗体多样性的难题（也就是由利根川进解决的那个难题）。
简单来说，利根川进发现：抗体不受一个基因→一个蛋白质的规则支配。
更具体地说，利根川进比较小鼠胚胎细胞与能制造抗体的细胞的DNA，发现抗体基因片段发生了体细胞重排。换句话说，B淋巴细胞发育过程中，抗体基因的DNA片段能够重新组合，形成具有编码不同抗体蛋白能力的重排序列。
破解抗体多样性的神奇密码
抗体多样性并不是在抗体中随处可见，而是只在重要的地方（抗体的结合位点）出现，专门针对一个抗原。抗体多样性是由现在被称为V(D)J重组的遗传物质重新洗牌造成的。利根川进的工作并没有向我们揭示V(D)J重组的完整工作机制，但他取得了初步的突破。然后他在这一突破的基础上有了进一步的发现，其他研究人员也是如此。
V(D)J重组中的字母V、D和J指的是DNA的片段。这些字母有这些含义：
·V：可变区
·D：多样性
·J：连接区
还有一个字母C：指的是抗体基因的恒定区。
1976年，利根川进与合作者比较了小鼠早期胚胎和产生抗体的浆细胞瘤细胞的DNA。根据研究结果，他们认为与胚胎的DNA相比，抗体产生细胞中的DNA片段已经重新排列。这种重新排列有助于说明大量不同抗体的产生。
1978年，利根川进和他在巴塞尔研究所的团队证明了他们先前的结论是正确的，他们在实验中确定了一个抗体基因的部分片段已经重新排列。
在下面的示意图中，利根川进和团队成员通过实验结果展示了一个基因是如何重新排列以产生一个新的抗体。
实验结果表明：通过V(D)J重组可以形成一个重排后的编码序列，细胞可据此表达不同的抗体。整个重组过程或多或少是随机的。但是如果新的抗体被证明有助于对抗目前体内的一种抗原，那么新的抗体将被大规模地生产。
利根川进发现了免疫系统是如何产生数百万种不同的抗体来对抗数量庞大的抗原的。在研究过程中，他解决了抗体多样性这一困扰免疫学界多年的难题。
利根川进因其研究工作被授予1987年诺贝尔生理学或医学奖。
解码记忆的储存与唤回
1981年，利根川进离开巴塞尔前往位于马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院。在那里，他继续研究了大约10年的免疫学问题，然后将重点转向大脑，试图了解我们如何学习以及记忆是如何在分子和细胞水平上产生和储存的。
通过基因改造小鼠实验，利根川进发现他可以用“光遗传学”技术来研究大脑海马体区域保存记忆信息的特定细胞。他发现实验所研究的特定记忆可以由一群相关细胞编码。如果这样的细胞群受到来自光纤维发射的激光的刺激，小鼠就会表现得像在回忆一段记忆。
虚假的记忆也可以被植入小鼠体内。通过定位海马体中与恐惧有关的大脑区域，利根川进发现这个区域可以被人为刺激，从而使原本没有理由害怕的小鼠表现得很害怕。
利根川进希望他的工作可以帮助阿尔茨海默病、失忆症和抑郁症的治疗研究取得新突破。
正如利根川进所说：科学家最重要的才能是要有怀疑的能力，还要有丰富的想像力。
这位贡献卓著的伟大科学家，将自己神奇丰富的想象力与严谨细致的科学态度融入科学实验中，成为了日本第一位诺贝尔生理学或医学奖获得者。
伟大的荣耀不能阻止他前进的脚步，因为免疫学的贡献获得诺贝尔奖后，利根川进毅然转向运用分子和细胞方法研究大脑与记忆，将自己重新打造为在细胞水平阐释记忆原理的科学大师！
他持续打破旧理论，开创新思想的方式永远让人印象深刻！
原文链接：
https://www.famousscientists.org/susumu-tonegawa/
资料来源：《Famous Scientists》
本文素材部分来源网络，如有侵权请联系删除。
编辑说明
编辑说明：原稿“成年人”误译了成年小鼠，本次进一步按Hozumi与Tonegawa 1976年原实验明确比较对象为胚胎与抗体产生细胞。将“一基因只能制造一种蛋白质”改为简化假设；抗体分泌限于B细胞及其浆细胞后代，V/J/C采用可变区、连接区、恒定区术语，DNA体细胞重排不等于在全身不断产生新的遗传基因。记忆研究限定为所述小鼠实验与特定记忆，不表示已用于人类临床。
补充参考资料
来源与编辑记录
根据博士科普公众号完整历史文章导出恢复。
校订说明：编辑说明：原稿“成年人”误译了成年小鼠，本次进一步按Hozumi与Tonegawa 1976年原实验明确比较对象为胚胎与抗体产生细胞。将“一基因只能制造一种蛋白质”改为简化假设；抗体分泌限于B细胞及其浆细胞后代，V/J/C采用可变区、连接区、恒定区术语，DNA体细胞重排不等于在全身不断产生新的遗传基因。记忆研究限定为所述小鼠实验与特定记忆，不表示已用于人类临床。
